Sustainable land use alternatives in the Tarim Basin, China

Alternativen für eine nachhaltige Bodennutzung im Tarim-Becken, China

  • This doctoral thesis explores a paradigm of sustainable land use in the oases along the Tarim River of northwest China, where a fragile, semi-arid riparian ecosystem is being deteriorated by excessive land and water use for agriculture, in particular for the growing of cotton. This situation poses a grave threat not only to the natural Tugai vegetation in the area but also to the long-term sustainability of the region. We explore the hypothesis that the species Apocynum pictum may act as a sustainable crop substitute for the region, thereby replacing the water-demanding and widely distributed cash crop, cotton. This idea is motivated by the former having a lower water demand, as well as a number of other traditional and modern uses. To substantiate this hypothesis, a multidisciplinary research scheme has been designed, permitting the analyses of both the ecological and socio-economic potentials of this plant, its potential benefits relative to cotton and a comprehensive analysis of its productivity, water demand and economic potentiaThis doctoral thesis explores a paradigm of sustainable land use in the oases along the Tarim River of northwest China, where a fragile, semi-arid riparian ecosystem is being deteriorated by excessive land and water use for agriculture, in particular for the growing of cotton. This situation poses a grave threat not only to the natural Tugai vegetation in the area but also to the long-term sustainability of the region. We explore the hypothesis that the species Apocynum pictum may act as a sustainable crop substitute for the region, thereby replacing the water-demanding and widely distributed cash crop, cotton. This idea is motivated by the former having a lower water demand, as well as a number of other traditional and modern uses. To substantiate this hypothesis, a multidisciplinary research scheme has been designed, permitting the analyses of both the ecological and socio-economic potentials of this plant, its potential benefits relative to cotton and a comprehensive analysis of its productivity, water demand and economic potentials. This analysis is divided into three distinct sections. Biomass and nutrient analysis: Field investigations were conducted to sample biomass and map the spatial distribution of Apocynum pictum (abbreviated as A. pictum) at five selected sites. At each site, 3-5 plots were randomly selected and the point center quarter method, as outlined by Mueller-Dombois and Ellenberg (1974), was applied for biomass sampling. Concurrently, soil profiles were dug at each site so as to obtain soil samples from the various layers and electrical conductivity was measured as a mean of investigating soil salinity. These steps are essential for determining the physical and production basis for alternative land-use considerations. The results obtained show that the total above-ground biomass ranges from 0.6 t/ha (Qongaral 1) to 1.25 t/ha (Xayar 1), and that the total below-ground biomass of A. pictum is at 11.25 ± 5.41 t/ha. The biomass of A. pictum, relatively moderate when compared to other steppe and desert ecosystems, reflects strains of soil and water conditions for plant growth in desert margins. Evapotranspiration and water budget: Evapotranspiration (ET) is a key component of water balance and is closely linked to ecosystem productivity. Climate parameters were measured with mobile climate stations to calculate reference crop evapotranspiration (ET0) via the Penman-Monteith equation. Diurnal foliar transpiration and conductance were measured with a porometer to calculate canopy resistance. Leaf samples were photographed and analyzed for the leaf area index (LAI) in the study area so as to calculate crop evapotranspiration under standard conditions (ETc) and crop factors (Kc). Finally, the water consumptions of A. pictum and cotton were calculated and compared so as to identify which is better suited for dry environments. The results show that cotton in this study attained a high yield compared to the world average, and at a rather low ETc. Among the three plants tested, A. pictum required the least amount of water during the vegetation season with 217.2 mm a year, while the Chinese red date came close second with 339 mm and cotton was least water-efficient with 524.7 mm, thus demonstrating the viability of A. pictum as an alternative with significant water-saving potential. Economic analysis: Purposive sampling was used, with relevant participants in the study being approached by flow population and snowballing or chain sampling methods. The desired information was then obtained via a structured-questionnaire survey. Three natural resource management types of Apocynum were identified and a cost-revenue analysis was carried out for each. The results show that all three types of institutional arrangements – open access, ranching and farming – are present in our study and at various levels. Apocynum costs 1083.35 Yuan/mu, generates 3267.63 Yuan/mu of revenue from raw materials and brings a profit of 2184 Yuan/mu – the highest among of all three cash crops compared. We conclude that A. pictum offers opportunities for the restoration of vegetation in riparian ecosystems on salinized sites under the arid conditions of the Tarim Basin, while also serving as a viable land-use alternative to cotton for cash crop agriculture, as it may generate a certain income in the form of tea and fibers, as well as fodder for livestock.zeige mehrzeige weniger
  • Die vorliegende Dissertation untersucht ein Modell für nachhaltige Bodennutzung in den Oasen entlang des Tarim-Flusses im Nordwesten Chinas, in denen ein fragiles, semiarides Ökosystem durch den übermäßigen Land- und Wasserverbrauch für die Landwirtschaft, insbesondere für den Anbau von Baumwolle, zerstört wird. Die jetzige Situation ist nicht nur für die natürliche Tugai-Vegetation dieses Gebietes eine große Gefahr, sondern auch für die langfristige Zukunft der ganzen Region. Es wird die Hypothese geprüft, dass der Anbau von Apocynum pictum eine nachhaltige alternative Lösung für diese Region darstellen könnte. Der Gedanke, anstelle von Baumwolle, welche hier großflächig angebaut wird und einen besonders hohen Wasserverbraucht hat, diese Nutzpflanze anzubauen, begründet sich darauf, dass sie einerseits deutlich weniger Wasser benötigt und andererseits eine Reihe traditioneller und moderner Anwendungsmöglichkeiten bietet. Um diese Hypothese zu untermauern, wurde ein multidisziplinäres Forschungsvorhaben entwickelt, das sowohl die AnaDie vorliegende Dissertation untersucht ein Modell für nachhaltige Bodennutzung in den Oasen entlang des Tarim-Flusses im Nordwesten Chinas, in denen ein fragiles, semiarides Ökosystem durch den übermäßigen Land- und Wasserverbrauch für die Landwirtschaft, insbesondere für den Anbau von Baumwolle, zerstört wird. Die jetzige Situation ist nicht nur für die natürliche Tugai-Vegetation dieses Gebietes eine große Gefahr, sondern auch für die langfristige Zukunft der ganzen Region. Es wird die Hypothese geprüft, dass der Anbau von Apocynum pictum eine nachhaltige alternative Lösung für diese Region darstellen könnte. Der Gedanke, anstelle von Baumwolle, welche hier großflächig angebaut wird und einen besonders hohen Wasserverbraucht hat, diese Nutzpflanze anzubauen, begründet sich darauf, dass sie einerseits deutlich weniger Wasser benötigt und andererseits eine Reihe traditioneller und moderner Anwendungsmöglichkeiten bietet. Um diese Hypothese zu untermauern, wurde ein multidisziplinäres Forschungsvorhaben entwickelt, das sowohl die Analyse der ökologischen und sozio-ökonomischen Potenziale dieser Pflanze und ihrer möglichen Vorteile gegenüber der Baumwolle gestattet, als auch eine umfassende Analyse ihrer Produktivität, ihres Wasserbedarfs und ihrer wirtschaftlichen Potenziale. Diese Analyse ist in drei Abschnitte unterteilgliedert. Biomasse und Nährstoffanalyse: Bei Felduntersuchungen wurden Proben von Biomasse entnommen und an fünf ausgewählten Standorten die räumliche Verteilung von A. pictum auf einer Karte eingetragen. An jedem der Standorte wurden nach dem Zufallsprinzip 3-5 Areale ausgewählt und nach dem von Mueller-Dombois und Ellenberg (1974) entwickelten Point-Center-Quarter-Verfahren stichprobenartig Biomasse entnommen. Gleichzeitig wurden an jeder dieser Orte Bodenprofile ausgehoben, um Proben aus den verschiedenen Schichten zu erhalten und die elektrische Leitfähigkeit wurde gemessen, um so den Bodensalzgehalt untersuchen zu können. Diese Schritte waren für die Bestimmung der physikalischen Gegebenheiten ebenso notwendig wie für Überlegungen zu alternativer Landnutzung. Das Ergebnis zeigt, dass die gesamte oberirdische Biomasse zwischen 0.6 t/ha (Qongaral 1) und 1.25 t/ha (Xayar 1) liegt, während die gesamte unterirdische Biomasse von A. pictum 11.25±5.41 t/ha beträgt. Die Biomasse von A. pictum, die im Vergleich zu anderen Steppen- und Wüstenökosystemen relativ niedrig ist, weist die Boden- und Wasserbedingungen auf, die für das Pflanzenwachstum in Wüstenrandgebieten typisch sind. Evapotranspiration und Wasserhaushalt: Die Evapotranspiration (ET) ist eine Schlüsselkomponente der Wasserbilanz und steht in engem Zusammenhang mit der Produktivität eines Ökosystems. Mit mobilen Klimastationen wurden Klimaparameter gemessen, anhand derer mit Hilfe der Penman-Monteith-Gleichung die Evapotranspiration (ET0) der Referenzpflanze errechnet werden konnte. Für die Berechnung des Canopy-Widerstandes wurden die diurnale Blatttranspiration und die Leitfähigkeit mit einem Porometer gemessen. Blattproben wurden fotografiert und analysiert, um den Blattflächenindex (LAI) im Untersuchungsgebiet und damit die Evapotranspiration der Pflanzen unter Standardbedingungen (ETc) sowie die Pflanzenfaktoren (Kc) zu berechnen. Schließlich wurde der Wasserverbrauch von A. pictum und Baumwolle ermittelt und verglichen, um festzustellen, welche der beiden Pflanzen für Trockengebiete besser geeignet ist. Das Ergebnis zeigt, dass Baumwolle im Vergleich zum Weltdurchschnitt einen hohen Ertrag und einen relativ niedrigen ETc erreichte. Von den drei getesteten Pflanzen, benötigte A. pictum während der Vegetationsperiode mit 217,2 mm pro Jahr die geringste Wassermenge. An zweiter Stelle kam die chinesische rote Dattel mit 339 mm und Baumwolle an letzter Stelle mit 524,7 mm, was bestätigt, dass A. pictum eine Alternative mit hohem Wassersparpotenzial ist. Ökonomische Analyse: Nach dem Schneeballprinzip oder Kettenstichprobenverfahren wurden Teilnehmer der Studie ausgewählt, die an einer strukturierten Fragebogenerhebung teilnahmen, um die gewünschten Informationen zu erhalten. Drei Ressourcenmanagementarten von Apocynum (Tisdell, 2005) wurden ermittelt und unter Verwendung der M.-Hilmi-Methode (2006) für jede von ihnen eine Kosten-Umsatz-Analyse durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass in unserer Studie alle drei Arten der institutionellen Landnutzung – freie Landwirtschaft (Open access), Weidewirtschaft, Agrarwirtschaft – vorhanden sind, und zwar in unterschiedlichem Ausmaß. Apocynum kostet 1083.35 Yuan/mu an Rohmaterial und erwirtschaftet 3267.63 Yuan/mu, das bedeutet einen Gewinn von 2184 Yuan/mu – den höchsten der drei miteinander verglichenen Cash-Crop-Pflanzen. Daraus schließen wir, dass A. pictum eine Möglichkeit bietet, die Vegetation in den ariden, versalzenen, flussnahen Ökosystemen des Tarim-Beckens zu verbessern, und gleichzeitig eine realisierbare Alternative zu Baumwolle als Cash Crop darstellt, da es einen gewissen Gewinn in Form von Tee und Fasern einbringt sowie Viehfutter liefert.zeige mehrzeige weniger

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Metadaten
Verfasserangaben:Aihemaitijiang, Rouzi
URN:urn:nbn:de:bvb:824-opus4-3044
Betreuer:Prof. Dr. Cyffka, Bernd, Prof. Dr. Halik, Ümüt
Dokumentart:Dissertation
Sprache der Veröffentlichung:Englisch
Online-Veröffentlichungsdatum:29.04.2016
Datum der Erstveröffentlichung:29.04.2016
Veröffentlichende Institution:Katholische Universität Eichstätt-Ingolstadt
Titel verleihende Institution:Katholische Universität Eichstätt-Ingolstadt, Mathematisch-Geographische Fakultät
Datum der Abschlussprüfung:03.02.2016
Datum der Freischaltung:29.04.2016
Freies Schlagwort / Tag:Nachhaltige Landnutzung
GND-Schlagwort:Baumwollanbau; Sozioökonomischer Wandel; Substitution Hundsgiftgewächse; Tarimbecken; Ökosystemmanagement
Seiten:XV, 115 Seiten : Illustrationen, Diagramme, Karten
Fakultät/Lehrstuhl:Mathematisch-Geographische Fakultät / Geographie
DDC-Klassifikation:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 55 Geowissenschaften, Geologie
Lizenz (Deutsch):License LogoKeine Lizenz - es gilt das deutsche Urheberrecht

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